(57)【要約】【課題】リソグラフィ装置およびリソグラフィ装置によって描像されるフィーチャーの最小寸法を予測する方法を提供する。【解決手段】リソグラフィ装置は、放射線のビームを調整するように構成された照明装置、およびパターニングデバイスを保持するように構成された支持体を含む。パターニングデバイスは、所望のパターンに従って放射線のビームにパターンを形成するように構成される。リソグラフィ装置は、基板を保持するように構成された基板テーブル、およびパターン形成したビームを基板の目標部分に投影して、基板上にパターン形成した像を形成するように構成された投影システムも含む。装置はさらに、ビームの一部を中断し、パターニングデバイスの少なくとも一部を通るビームの透過を測定するように構成され、配置されたセンサを含む。【選択図】図２Ａ
2006237626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モデルを使用してリソグラフィ装置が描像するフィーチャーの最小寸法を予測する方法であって、
測定された瞳、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、またはその任意の組合せを含むデータパラメータを前記モデルに入力することと、
最小寸法の計量に関連するパターニングデバイスの情報データを入力することと、
最小寸法の計量に関連するプロセス情報データを入力することと、
Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線の複数のシミュレーションおよび／または測定データ、パターニングデバイスのエラー因子、またはその両方を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換することとを含む方法。
【請求項２】
基板の前記最小寸法均一性データが、基板の測定した最小寸法データとの良好な相関を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
測定した最小寸法データが、スキャッタメータを使用して取得される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
スキャッタメータを使用して取得された最小寸法データ測定値が、走査電子顕微鏡を使用して取得した最小寸法データ測定値と相関する、請求項５に記載の方法。
【請求項５】
パターニングデバイスの情報データを入力することが、パターニングデバイスにおけるパターンのフィーチャーの幾何学的情報を入力することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
フィーチャーが垂直線、水平線またはその両方を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
フィーチャーが穴を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
さらに、パターニングデバイスの情報データを取得するために操舵電子顕微鏡で測定を実行することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
さらに、パターニングデバイスの情報データを取得するために遠紫外線顕微鏡で測定を実行することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
さらに、パターニングデバイスの情報データを取得するために、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することが、パターニングデバイスを通る放射線の透過を測定するために、リソグラフィ装置内に設けたスポットセンサを使用することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することが、パターニングデバイスの透明区域を通した基準均一性測定を実行することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、リソグラフィ装置内の放射線ビームを使用することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
放射線ビームが紫外線スペクトルの波長を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、パターニングデバイス内の格子領域に対するスポットセンサの位置を考慮するために調節される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、パターニングデバイス内の格子領域の面積に対するスポットセンサの面積を考慮するために調節される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
パターニングデバイスが、バイナリマスクおよび位相シフトマスクのうち一方である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、パターニングデバイスのエラー補正を、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定に適用することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
保護薄膜をパターニングデバイスに装着した場合に、前記測定を実行する、請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
パターニングデバイスが位相シフトマスクであり、化学線および非化学線の波長で測定を実行する、請求項１０に記載の方法。
【請求項２１】
位相シフトマスクの位相を測定から得る、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
リソグラフィ装置であって、
放射線のビームを調整するように構成された照明装置と、
パターニングデバイスを保持するように構成された支持体とを有し、パターニングデバイスが、所望のパターンに従ってビームにパターンを形成するように構成され、さらに、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
パターン形成したビームを基板の目標部分に投影して、基板上にパターン形成した像を形成するように構成された投影システムと、
ビームの一部を遮断し、パターニングデバイスの少なくとも一部を通るビームの透過を測定するように構成され、配置されたセンサとを有する装置。
【請求項２３】
センサが、基板テーブルの近傍に配置されたスポットセンサである、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
センサが、パターニングデバイスの透明区域を通る透過を測定して、基準均一性測定値を確立するように構成される、請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
さらに、センサの透過測定値をパターニングデバイスの最小寸法データに変換するように構成された計算器を有する、請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
計算器がさらに、Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線の複数のシミュレーションおよび／または測定データ、パターニングデバイスのエラー因子、またはその両方を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換するように構成される、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
入力データが、瞳の測定値、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、最小寸法計量に関連するプロセス情報データ、またはその任意の組合せを有する、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
センサが、保護薄膜をパターニングデバイスに装着した場合に、ビームの透過を測定するように構成される、請求項２２に記載の装置。
【請求項２９】
パターニングデバイスが位相シフトマスクであり、センサが、化学線および非化学線の波長でビームの透過を測定するように構成される、請求項２２に記載の装置。
【請求項３０】
モデルを使用してリソグラフィ装置が描像するフィーチャーの最小寸法を予測する方法であって、
測定された瞳、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、またはその任意の組合せを含むデータパラメータをモデルに入力することと、
最小寸法に関連するパターニングデバイスの情報データを取得するために、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することと、
パターニングデバイスの情報データをモデルに入力することと、
最小寸法の計量に関連するプロセス情報データをモデルに入力することと、
Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線の複数のシミュレーションおよび／または測定データ、およびパターニングデバイスのエラー因子を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換することとを含む方法。
【請求項３１】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することが、パターニングデバイスを通る放射線の透過を測定するために、リソグラフィ装置に設けたスポットセンサを使用することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
放射線が紫外線スペクトルの波長を有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、パターニングデバイス内の格子領域に対するスポットセンサの位置を考慮するために調節される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、パターニングデバイス内の格子領域の面積に対するスポットセンサの面積を考慮するために調節される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
さらに、パターニングデバイスのエラー補正を、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定に適用することを含む、請求項３０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００５年２月２５日出願の米国暫定特許出願第６０／４５５，９０７号に対する優先権および／または利益を主張し、その内容は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明はリソグラフィ装置およびリソグラフィ装置によって描像されるフィーチャー（feature）の最小寸法（critical dimension）を予測する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板の目標部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。このような場合、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスは、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンの生成に使用することができる。このパターンを、放射線感光材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいは幾つかのダイの一部を含む）に描像することができる。一般的に、１枚の基板は、順次照射される近接目標部分のネットワークを含んでいる。既知のリソグラフィ装置は、パターン全体を目標部分に１回露光することによって各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所定の方向（「走査」方向）にパターンを投影ビームで走査し、これと同時に基板をこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。
【０００４】
リソグラフィにおける新しい装置および方法の開発により、基板上にパターン形成される線およびコンタクトホールまたは通路などの、描像されるフィーチャーの解像度は改善し、場合によっては５０ｎｍ未満の解像度になる。これは、例えば開口数（ＮＡ）が比較的高い投影システム（０．７５ＮＡ以上）、１９３ｎｍ以下の波長、および豊富な技術、例えば位相シフトマスク、従来とは異なる照明および先進のフォトレジストプロセスなどを使用して達成することができる。
【０００５】
しかし、コンタクトホールのような特定の小さいフィーチャーは、作成が特に困難である。波長より小さい解像度（sub-wavelength resolutions）での製造プロセスの成功は、変調の少ない像を印刷する能力、または許容可能なリソグラフィの歩留まりを提供するレベルまで、像の変調を上げる能力に依存する。
【０００６】
通常、産業は、プロセスの最小寸法（ＣＤ）および焦点深さ（ＤＯＦ）の能力を評価するためにレイリ基準を使用してきた。ＣＤおよびＤＯＦの尺度は、下式によって与えることができる。
ＣＤ＝k１（λ／ＮＡ）          （１）
および
ＤＯＦ＝k２（λ／ＮＡ２）      （２）
ここでλは、照明放射線の波長であり、ｋ1およびｋ2は特定のリソグラフィプロセスの定数であり、ＮＡは開口数である。
【０００７】
解像度限界におけるリソグラフィに伴う困難を洞察する追加の方策は、露光寛容度（ＥＬ）、密集・孤立バイアス（ＤＩＢ）、およびマスクエラー増大因子（ＭＥＥＦ）（mask error enhancement factor）を含む。露光寛容度とは、パターンの最小寸法（ＣＤ）が受容可能な範囲内である露光量の範囲（％）を表わす。露光寛容度は例えば、印刷された線の幅を１０％変化させる露光量の変化と定義することができる。露光寛容度は、リソグラフィにおける印刷フィーチャーの信頼性の尺度である。これは、プロセスウィンドウ、つまり最終的なレジストのプロフィールを規定の仕様以内に維持する焦点および露光の領域を決定するためにＤＯＦと共に使用される。密集・孤立バイアス（疎密依存性としても知られる）は、パターン密度による同様のフィーチャー間のサイズ差の尺度である。ＭＥＥＦは、パターン形成デバイスのＣＤエラーがいかに基板のＣＤエラーに伝達されるかを表す。考慮に入れるその他の描像因子は、ピッチなどである。ピッチは、例えばコンタクトホールのような２つのフィーチャー間の距離である。単純化したコヒーレント照明のようなものでは、リソグラフィシステムの解像度は、波長および開口数ＮＡの関数として解像可能である、格子の最小半ピッチに関して見積もることもできる。
【０００８】
特に露光および焦点が変動するため、リソグラフィプロセスによって現像されたパターンは、パターンの寸法が許容範囲内にあるかを判断するか、或いはＣＤ均一性（ＣＤＵ）を評価するために連続的に監視または測定される。パターンフィーチャーの監視およびその寸法の測定（計量）は、一般的に走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、または光学ツールを使用して実行される。従来のＳＥＭ計量は、非常に高い解像力を有し、０．１ミクロンのオーダのフィーチャーを解像することができる。しかし、ＳＥＭ計量は実施するのに費用がかかり、動作が比較的遅く、自動化が困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＣＤの測定は、デバイスの寸法の縮小とともに、ますます困難になっている。デバイスの寸法が小型化するにつれ、デバイスのＣＤのエラー余裕も減少し、したがって必要とされるプロセスウィンドウがさらに狭くなる。その結果、使用者がＣＤ計量を次世代のデバイス製造に拡張可能にする方法に対する需要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様によると、リソグラフィ装置が提供される。このリソグラフィ装置は、放射線のビームを調整するように構成された照明装置、およびパターニングデバイスを保持するように構成された支持体を含む。パターニングデバイスは、所望のパターンに従って放射線のビームにパターンを形成するように構成される。リソグラフィ装置は、基板を保持するように構成された基板テーブル、およびパターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影して、基板上にパターン形成した像を形成するように構成された投影システムも含む。リソグラフィ装置はさらに、放射線のビームの一部を遮断し、パターニングデバイスの少なくとも一部を通る放射線ビームの透過を測定するように構成され、配置されたセンサを含む。
【００１１】
本発明の別の態様によると、モデルを使用してリソグラフィ装置で描像されたフィーチャーの最小寸法を予測する方法が提供される。この方法は、瞳の測定値、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、またはその任意の組合せを含むデータパラメータをモデルに入力することと、最小寸法の計量に関連するパターニングデバイスの情報データを入力することと、最小寸法の計量に関連するプロセス情報データを入力することとを含む。方法はさらに、Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線の複数のシミュレーションおよび／または測定データ、パターニングデバイスのエラー因子、またはその両方を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換することも含む。
【００１２】
本発明の更に他の態様によると、モデルを使用してリソグラフィ装置で描像されたフィーチャーの最小寸法を予測する方法が提供される。方法は、瞳の測定値、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、またはその任意の組合せを含むデータパラメータをモデルに入力することと、最小寸法に関連するパターニングデバイスの情報データを取得するために、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することを含む。この方法は更に上記パター人グデバイスの情報データをモデルに入力することと最小寸法の計量に関連するプロセス情報データをモデルに入力することを含む。この方法はさらに、Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線の複数のシミュレーションおよび／または測定データ、パターニングデバイスのエラー係数、またはその両方を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換することも含む。
【００１３】
本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途の状況においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることが当業者には理解される。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）または計測または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指す。
【００１４】
本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものとして使用される。
【００１５】
本明細書において使用する「パターニングデバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを生成するように、ビームの断面にパターンを与えるために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。放射線ビームに与えられるパターンは、基板の目標部分における所望のパターンに正確に対応しないことがあることに留意されたい。一般的に、ビームに与えられるパターンは、集積回路などの目標部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
【００１６】
パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例は小さなミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、異なる方向に入射の放射線ビームを反射するよう個々に傾斜することができる。この方法で、反射するビームにパターンを与える。
【００１７】
支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および他の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。支持体は、機械的締め付け、真空、または他の締め付け技術、例えば真空状態での静電気による締め付けを使用することができる。支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルでよく、これは必要に応じて、固定式とするか、もしくは可動式とし、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して所望の位置にあることを保証することができる。本明細書において使用する「レチクル」または「マスク」なる用語は、より一般的な「パターニングデバイス」なる用途と同義と見なすことができる。
【００１８】
本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、例えば使用する露光放射線、または浸漬流体の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含むさまざまなタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」なる用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」なる用語と同義と見なされる。
【００１９】
照明システムは、放射線ビームの誘導、成形、あるいは制御を行うために、屈折、反射、および反射屈折光学構成要素の様々なタイプを含むことができ、このような構成要素を、以下では集合的または単独で「レンズ」と呼ぶ。
【００２０】
リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）あるいはそれ以上の基板テーブル（および／または２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものである。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。
【００２１】
リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するよう、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆うタイプでもよい。浸漬液は、例えばパターニングデバイスと投影システムの最初の要素間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用してもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用可能である。
【００２２】
本明細書に記載された方法は、ソフトウェア、ハードウェアまたはその組合せとして実現することができる。ある実施形態では、コンピュータシステム上で実行すると、本明細書に記載された方法のいずれか、または全部を実行するようにコンピュータシステムに命令するプログラムコードを有するコンピュータプログラムが提供される。
【００２３】
本発明の以上および他の態様は、本発明の現在の例示的実施形態に関する以下の詳細な説明を、添付図面と組み合わせて考察することにより、より明白になり、より容易に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の１つの実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
−  放射線ビームＰＢ（例えばＵＶ放射線）を調整するように構成された照明システム（照明装置）ＩＬと、
−  パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、かつ、品目ＰＬに対して正確にパターニングデバイスの位置決めを行うように構成された第一位置決めデバイスＰＭに連結を行った支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
−  基板（例えばレジスト塗布したウェハ）Ｗを支持するように構成され、かつ、品目ＰＬに対して正確に基板の位置決めを行うように構成された第二位置決めデバイスＰＷに連結を行った基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴと、
−  パターニングデバイスＭＡによってビームＰＢに与えられたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つあるいはそれ以上のダイから成る）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折性投影レンズシステム）ＰＬとを含む。
【００２５】
リソグラフィ装置は、パターニングデバイスの透過を測定するオンボード露光システム計量センサまたはスポットセンサＳＳも含む。
【００２６】
ここで示しているように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する）。
【００２７】
照明装置ＩＬは放射線ソースＳＯから放射線ビームを受け取る。ソースとリソグラフィ装置とは、例えばソースがエキシマレーザである場合に、別個の存在でよい。このような場合、ソースはリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射線ビームは、例えば適切な配向ミラーおよび／またはビーム拡大器などを含むビーム送出システムＢＤの助けにより、ソースＳＯから照明装置ＩＬへと渡される。他の場合、例えばソースが水銀ランプの場合は、ソースが装置の一体部品でもよい。ソースＳＯおよび照明装置ＩＬは、必要に応じてビーム送出システムＢＤとともに放射線システムと呼ぶことができる。
【００２８】
照明装置ＩＬは、ビームの角度強度分布を調節する調節デバイスＡＭを含んでよい。一般的に、照明装置の瞳面における強度分布の少なくとも外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。また、照明装置ＩＬは、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような他の様々な構成要素を含む。照明装置は、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有するように、投影ビームＰＢと呼ばれる放射線の調整済みビームを提供する。
【００２９】
投影ビームＰＢは、支持構造ＭＴ上に保持されているパターニングデバイスＭＡに入射する。投影ビームＰＢはパターニングデバイスＭＡを通り抜けて、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＬを通過する。第二位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に図示せず）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、ビームＰＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴの運動は、第一位置決めデバイスＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより行われる。しかし、ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持構造ＭＴはショートストロークアクチュエータに連結されるだけであるか、あるいは固定される。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスのアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。ここに表した装置は以下の好ましいモードで使用可能である。
１．ステップモードにおいては、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に保たれている。そして、投影ビームに与えたパターン全体が１回で目標部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に基板テーブルＷＴがＸ方向および／あるいはＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが照射され得る。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の静止露光で描像される目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モードにおいては、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期走査する一方、投影ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）および像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の動的露光で目標部分の（非走査方向における）幅を制限し、走査動作の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。
３．別のモードでは、支持構造ＭＴが基本的に静止状態に維持されて、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、投影ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する間に、基板テーブルＷＴが動作するか、走査される。このモードでは、一般的にパルス状放射線ソースを使用して、基板テーブルＷＴを動作させるごとに、または走査中に連続する放射線パルス間に、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクなしリソグラフィに容易に適用することができる。
【００３０】
上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも使用することができる。
【００３１】
標準的なＣＤＵシステム評価試験は、「全基板ＣＤＵ」露光レイアウトを使用する。モデリングの後に、ＣＤを測定し、「フィールド全体にわたる」および「基板全体にわたる」ＣＤＵの値を取得する。例えば、線のパターンの場合は、ＣＤ測定値を取得し、フィールド全体にわたる線幅の変動および基板全体にわたる線幅の変動の成分を計算する。ＣＤの寄与率を露光システムから分離するために、パターニングデバイスおよびプロセス、パターニングデバイス（レチクル）のエラー補正値（ＲＥＣ）およびプロセスエラー補正値（ＰＥＣ）を求める。ＣＤＵシステム評価試験の最終結果は、ＲＥＣおよびＰＥＣを求めた後に取得する。
【００３２】
本発明の発明者は、ＣＤの収支配分（CD budgeting）および予測を可能にするＣＤＵモデルを開発した。図２Ａは、本発明の実施形態により、モデルを使用してリソグラフィ装置で描像したフィーチャーの最小寸法を予測する方法の流れ図を示す。モデルの入力は、測定した瞳、レンズの収差および／または線量および焦点プロフィールおよび分布のような露光システムの下位構成要素のデータに基づく（ブロック２０１参照）。また、ＣＤ計量、プロセスおよびパターニングデバイスに関連する情報も入力する（ブロック２０２および２０３参照）。例えば、パターニングデバイスの情報は、パターニングデバイスにおけるパターンのフィーチャー（例えば垂直および／または水平の線、または穴）の幾何学的情報を含む。複数のシミュレーションまたは測定のＢｏｓｓｕｎｇ曲線およびマスク（パターニングデバイス）エラー因子（ＭＥＦ）（mask error factors）を使用することにより、入力値を全基板ＣＤＵデータに変換する（ブロック２０４参照）。その後の解析は、実験で取得したデータセットと同一である。図２Ｂは、本発明の実施形態により、１９３ｎｍの放射線波長、および０．９３の開口数ＮＡで実行したＣＤＵ評価試験の露光レイアウトの例を示す。
【００３３】
図３は、本発明の実施形態により、８０ｎｍの孤立した線で測定したＣＤと比較したシミュレーションからのＣＤを示す。図３は、８０ｎｍの孤立線の場合について、スリット全体にわたって測定ＣＤと予測ＣＤとの良好な相関を示す。図３では、「Ｍｅａｓ．Ｈ」とは水平の線について測定したＣＤを指し、「Ｍｅａｓ．Ｖ」とは垂直の線について測定したＣＤを指し、「Ｐｒｅｄ．Ｈ」とは水平の線についてシミュレーションで予測したＣＤを指し、「Ｐｒｅｄ．Ｖ」とは垂直の線についてシミュレーションで予測したＣＤを指す。シミュレーションしたＣＤＵ値と実験でのＣＤＵ値との良好な一致は、ＣＤＵのモデリングおよび解析を予測するために、モデルが強力なツールであることを示す。したがって、ＣＤ収支（CD budgets）をこのモデルで構築し、システムの下位構成要素の要件および描像を改善するために使用することができる。
【００３４】
上述したＣＤＵ予測モデルは、孤立した線のような低いＭＥＦのフィーチャーで成功する。しかし、このモデルは、コンタクトホールまたは密集線のような高いＭＥＦのフィーチャーには十分でないことがある。パターニングデバイスのＣＤ残差（CD residuals）は比較的高いレベルであるので、パターニングデバイスの構成要素が基板のＣＤ収支を支配し始める。したがって、パターニングデバイスと露光システムのＣＤ寄与率を分離するために、パターニングデバイスのＣＤ計量の改善が必要になる。
【００３５】
ＭＥＦが高くなる２つの傾向がある。第一の傾向は、ピッチの小型化を推進することであり、同じｋ１でも、ピッチが小さくなるとＭＥＦが増加する。第二の傾向は、ｋ１の描像が低くなることであり、例えばｋ１＝０．３５から０．３１になると、ＭＥＦが約４０％増加する。
【００３６】
ＭＥＦの役割を例示するために、図４は、環状照明および６％減衰した位相シフトマスク（ＰＳＭ）を使用して、２つのｋ１値（０．３１および０．３５）について、より低いｋ１（より低いハーフピッチ値に関連する）およびより小さいフィーチャーサイズでＭＥＦが増加する傾向を示す。例えば、ＭＥＦが５で、パターニングデバイスのＣＤ制御が６．５ｎｍの３σ（４ｘ）である場合、その結果のウェハＣＤ均一性は、８．１ｍｍに等しい３σになり、これはＤＲＡＭに関する半導体の国際テクノロジロードマップ（ＩＴＲＳ）の要求より高い。
【００３７】
図５は、ＣＤ収支に対する様々な寄与率の分布を示す。図５は、パターニングデバイス（レチクル）の構成要素が、（ＲＥＣを実行した後でも）６５ｎｍの密集線のフィールド全体にわたって収支を支配することを示す。ＲＥＣおよびＰＥＣを実行した後、非露光システムが寄与するのは、取得したＣＤＵの結果の３０％にすぎないことが望ましい。しかし、図５で示すように、この６５ｎｍの密集線での試験では、これが当てはまらないことは明白である。
【００３８】
ある実施形態では、線についてＣＤＵシステム評価試験を実行するために、０．９４／０．７４のσおよび６％減衰ＰＳＭを有する環状照明を使用して、０．９３のＮＡの走査ステップ式露光システムで６５ｎｍの密集線を印刷する実験を実行する。基板に付着させたレジスト層は、３８ｎｍの厚さのＡＺエレクトリック・マテリアル（AZ Electronic Materials）の１Ｃ５Ｄ  ＢＡＲＣ（商標）と、１５０ｎｍの厚さの日本の東京応化工業のＴＯＫ−６１１１（商標）フォトレジストと、５２ｎｍの厚さのＡＺエレクトリック・マテリアルのＡＱＵＡＴＡＲ（商標）の積み重ねを有する。基板のＣＤ測定は、ナノメトリック社（Nanometrics Corporation）のＮＡＮＯＭＥＴＲＩＣＳ  ８３００スキャッタメータで実行する。
【００３９】
本発明のある実施形態では、０．９３のＮＡの走査ステップ式露光システムで線／空間のＣＤＵシステム評価試験を実行するためにスキャッタメータを選択した。スキャッタメータはＣＤに負担をかけずに迅速な測定を可能にし、非破壊的である。さらに、スキャッタメータの測定は、４０ｎｍ未満のＣＤ測定にも拡張することができる。ＣＤ−ＳＥＭを使用して、パターニングデバイス上のパターンと基板上のパターンとの直接的関係を確立することができる。スキャッタメータを使用する場合、数ダースの線の平均を基板上で測定し、測定値をｎｍの単位までパターニングデバイスの測定値と一致させる。
【００４０】
スキャッタメータの測定では、広帯域光のビーム６０１（ある実施形態では、スポットサイズが事実上６５μｍ）を基板６０３上にパターン形成した格子構造６０２に配向し、次に格子から散乱した光６０４をスキャッタメータで集光する（図６Ａ参照）。波長および偏光器６０５の方向およびＴＥまたはＴＭの関数として、反射率を測定する（図６Ａ参照）。信号（ＴＥまたはＴＭ）を波長の関数としてプロットし（図６Ｂ）、［ライブラリ］によって線プロフィールに変換する。ライブラリは、レジスト特性に関する情報を含む。次に、幾何学的パラメータを調節して、測定したＴＥのプロットと一致させる（図６Ｂ参照）。ＣＤの情報に加えて、散乱光からのスペクトルは、側壁の角度および成分膜（constituent films）の厚さに関する情報を含む。
【００４１】
本発明のある実施形態では、ＮＡＮＯＭＥＴＲＩＣＳ  ８３００（商標）を使用して、ウェハＣＤ測定値について総試験再現性（total test reproduceability）（ＴＴＲ）を取得した。中間ＣＤの精細度については、ＴＴＲは６５ｎｍの密集線の場合は１．０ｎｍ（３σ）であり、ＴＴＲは６５ｎｍの孤立線（１：６）では０．５ｎｍ（３σ）であり、最後にＴＴＲは４０ｎｍの半密集（semi-dense）（１：３）線では０．５ｎｍ（３σ）である。中間ＣＤの精細度は、ＴＴＲの向上、ＣＤ−ＳＥＭに対する相関の向上、およびプロセスノイズに対する感度低下のために、最大ＣＤ精細度と最低ＣＤ精細度にわたって選択した。
【００４２】
ＣＤＵシステムを評価するために、スキャッタメータの基板ＣＤ測定値を、６５ｎｍの線に関する従来のＣＤ−ＳＥＭ測定値と相関させる。相関データは、スキャッタメータのＣＤ測定値と従来のＣＤ−ＳＥＭ測定値が一致することを示す。
【００４３】
図７Ａから図７Ｃは、６５ｎｍの密集線に関して、スキャッタメータの中間ＣＤ測定値とＣＤ−ＳＥＭ測定値との相関を示す。図７Ａは、ＣＤ−ＳＥＭで取得したＢｏｓｓｕｎｇ曲線（様々な露光エネルギ（ｍＪ／ｃｍ2）でのＣＤ対焦点）を示す。図７Ｂは、スキャッタメータで取得したＢｏｓｓｕｎｇ曲線を示す。図７Ｃは、最適焦点における相関を示す。
【００４４】
図７Ａから図７Ｂで見られるように、スキャッタメータの中間ＣＤの方が遙かに滑らかなＢｏｓｓｕｎｇ曲線が得られる。さらに、図７Ｃは、６５ｎｍの密集線では、スキャッタメータの中間ＣＤ測定値とＣＤ−ＳＥＭ測定値との間に、１．０±０．１という勾配の良好な直線相関が得られたことを示す。
【００４５】
最新技術のスキャナのＣＤＵシステム評価は、パターニングデバイスにわたるＣＤの変動によって阻害されることがある。ＲＥＣを適用した後でも、ＣＤＵに対するパターニングデバイスの寄与率が高いままになることがある。現在のＲＥＣ手順は、パターニングデバイスのＣＤをＬＷＭまたはＳＥＭ測定することと、パターニングデバイス上のＣＤエラーがレジストのＣＤエラーにいかに変換されるかを判断することと（つまりＭＥＦ：マスクエラー因子）、測定したレジストのＣＤ分布からこの寄与率を引くことを含む。ＬＷＭは、遠紫外線（ＤＵＶ）光学顕微鏡を含むＬＥＩＣＡマイクロシステムによって現像された基板の自動測定用計量ツールである。
【００４６】
ＬＷＭでのＣＤ測定は、４ｎｍ（４ｘ）に等しい３σの再現性を有する。したがって、例えばＭＥＦが４である場合、予想される最小基板ＣＤＵは、「完璧な」露光システムの場合、４ｎｍの３σである。
【００４７】
アプライド・マテリアルズ（Applied Materials）のパターニングデバイスのＣＤ−ＳＥＭの再現性は、１ｎｍの３σ（４ｘ）でさらに良くなる。スキャッタメータの格子測定の場合、ＬＷＭとＣＤ−ＳＥＭの両方について、格子内の複数位置を測定しなければならない。６５ｎｍのＣＤ−ＳＥＭスキャッタメータ格子測定では、格子内ＣＤＵが全レチクルＣＤＵの約７０％であり、ランダム効果に支配されていることを結果が示している。レチクルのエラー補正（ＲＥＣ）では、スキャッタメータのスポットサイズに応じた特定の位置で、格子内の９個のレチクルＣｄ測定値を使用する。図８Ａは、９０ｎｍのスキャッタメータ格子モジュール内のパターニングのＣＤ均一性を示し、図８Ｂは、６５ｎｍのスキャッタメータ格子モジュール内のパターニングのＣＤ均一性を示す。
【００４８】
スキャッタメータ格子のパターニングデバイスＣＤ評価に対する１つの要件により、今回のパターニングデバイス（レチクル）測定方法が開発された。この方法はＳＥＲＵＭ（スポットセンサにより可能なレチクル均一性測定）と呼ばれる。この方法は、オンボード露光システム計量センサ（スポットセンサＳＳ）を使用し、つまりリソグラフィ装置内で、レチクルのＣＤに変換された透過を測定する。
【００４９】
本発明のある実施形態では、フィールド全体にわたるパターニングデバイスの透過は、基板ステージに配置したスポットセンサＳＳで測定することができる。パターニングデバイスにわたって広がった（設計が）同一の格子の透過を測定すると、透過値をパターニングデバイスのＣＤフィンガプリントに変換することができる。このフィンガプリントは、次にレチクル（パターニングデバイス）のエラー補正（ＲＥＣ）に使用可能である。
【００５０】
本発明のある実施形態では、パターニングデバイスに装着した保護薄膜なしで、パターニングデバイスのＣＤ測定を実行することができる。あるいは、保護薄膜がある状態で測定を実行することができる。
【００５１】
照明の均一性（および不均一なパターニングデバイスの空白透過）の効果を排除できるようにするために、パターニングデバイスの透明区域で基準の均一性測定値を取得する。ＳＥＲＵＭ方法を使用することの利点の一つは、レチクル全体にわたる２つの方向の９１ポイントの測定（正規化測定を含む）にかかる時間が、約２分未満であることである。さらに、スポットセンサの再現性が０．１％（３σ）で、これは理論的なパターニングデバイスのＣＤ測定再現性が０．１ｎｍ（３σ、４ｘ）未満であることになる。
【００５２】
図９Ａを参照すると、この図は、標準的な８０μｍの格子モジュール中にある直径６０μｍのスキャッタメータスポットを示す。次に図９Ｂを参照すると、スポットセンサの直径は約１２０μｍであり、これはスキャッタメータのスポットおよび標準的な格子モジュールより大きい。ある実施形態では、ＳＥＲＵＭ技術に対応するために、１２０μｍサイズのモジュールを含む様々なサイズのスキャッタメータ格子モジュールで、パターニングデバイスを作成した（図９Ｃ）。
【００５３】
ある実施形態では、１次以上の回折次数の効果を排除するために、ゼロ次の回折次数のみが基板ステージ上のスポットセンサに到達できる解像度以下のＮＡ／照明モードで、ＳＥＲＵＭ測定を実行する。その結果、等しい線／空間の透過は０．２５であり、これは密集格子が光の半分を遮断するという幾何学的効果のせいである。さらに、小さい格子ピッチ（１６０ｎｍ）を中程度のレンズＮＡ＝０．６０および２４８ｎｍの波長と組み合わせると、ゼロ次の回折次数のみがスポットセンサに到達し、これも光の半分である。デューティサイクルが変化すると、基板レベルのゼロ次の透過が異なってくる。パターニングデバイスのＣＤが増加すると、透過率が低下し、その逆にもなる。この概念を使用して、パターニングデバイスにわたる透過測定値の変動を、パターニングデバイスのフィンガプリントに変換することができる。図１０Ａから図１０Ｃは、バイナリの８０ｎｍＬ／Ｓパターニングデバイスに関して、パターニングデバイスのＣＤの関数として像強度（ゼロ次透過）を示す。図１０Ａでは、パターンの線／空間寸法は約２８０／３６０ｎｍであり、透過は約３１％である。図１０Ｂでは、パターンの線／空間寸法は約３２０／３２０ｎｍであり、透過は約２５％である。図１０Ｃでは、パターンの線／空間寸法は約３６０／２８０ｎｍであり、透過は約１９％である。
【００５４】
本発明のある実施形態では、最初のＳＥＲＵＭ測定は、２４８ｎｍの波長を有する放射線ビームを使用し、露光システムの開口数が０．７５である状態で、８０ｎｍＬ／Ｓバイナリマスク（パターニングデバイス）で実行した。この場合、ｋ１の値は０．２４に等しい、これらの値では、ゼロ次の光透過測定値に基づくので、ＳＥＲＵＭが可能である。この実施形態では、標準サイズの格子を使用した（図９Ｂ参照）。
【００５５】
図１１Ａから図１１Ｇは、水平および垂直の密集線格子、孤立線格子および空白区域について、全フィールドのパターニングデバイス透過測定値の様々なプロットを示す。透過値は、スポットセンサ（ＳＳ）／エネルギセンサ（ＥＳ）の比率として与えられる。つまり、パターニングデバイスがない透過は１である。上の列は、水平および垂直の密集格子、水平の孤立格子および空白区域について、測定した全フィールドのレチクル（パターニングデバイス）透過を含む。値は、ＳＳ／ＥＳの比率として与えられる。下の列は、空白透過で分割し、正規化した後の全フィールドの透過フィンガプリントを含む。図１１Ｅから図１１Ｇは、相対的透過（Ｔｃｏｒｒ）を示す。例えば、水平な密集線の計算は、下式によって与えられる。
【数１】
2006237626.tif 000003
【００５６】
２つの結果は、さらに詳細な説明が必要である。これらの結果が幾つかの問題から影響を受けるからである。最初の問題は、密集格子の約０．５０という透過測定値である。幾何学的効果のせいで、密集格子は光の半分を遮断する。さらに、小さい格子ピッチ（１６０ｎｍ）と０．６０という中程度のレンズＮＡを組み合わせると、ゼロ次の回折格子しかスポットセンサに到達しないことになる（これも光の半分である）。正味の結果は、有効透過が０．２５であり、測定値の０．５０ではない。この矛盾の理由が図９Ｂに図示され、これは格子の区域に対してスポットセンサに覆われた区域を示す。図９Ｂで示すように、光の大部分が、透明な周囲を通ってスポットセンサに到達する。注意すべきもう１つのポイントは、水平密集線と垂直密集線との平均透過率の差である。これは、レチクル格子に対するスポットセンサの誤った位置決めのせいである可能性が最も高く、これは１０μｍのオーダである。その結果、本発明の発明者らは、これらの実験の欠陥により、欠陥がまったくない場合、ＲＥＣの効果が低下すると判断した。しかし、実験はなお、ＳＥＲＵＭの実現性を示している。本発明の発明者は、これらの欠陥を考慮し、それに従って測定値を調節できると判断した。例えば、スポットセンサの位置決めを調節するか、格子領域の外側にあるスポットセンサの区域を覆い隠して、スポットセンサに到達できる追加の光がなくなるようにすることができる。また、格子に対するスポットセンサの誤った位置決めは、例えば格子区域に対するスポットセンサの位置を微調整することにより、補正することができる。あるいは、図９Ｃで示すように、さらに大きい格子を使用することができる。
【００５７】
別の実施形態では、ＳＥＲＵＭ測定を、位相シフトマスクと組合せで実行した。位相シフトマスクの場合、ＳＥＲＵＭのゼロ次透過測定値は、マスクのＣＤばかりでなく、位相およびマスク透過にも依存する。
【００５８】
図１２Ａから図１２Ｄを参照すると、これらの図は、６５ｎｍのピッチで配置された６５ｎｍの線（以降、「６５ｎｎＬ／Ｓ」と言う）のパターン、および１９３ｎｍの放射線波長および約０．９３の開口数について、ゼロ次および１次の回折次数（プラスおよびマイナス）の振幅を示す。結果は、バイナリマスク（図１２Ａ）、６％減衰位相シフトマスク（図１２Ｂ）、２０％位相シフトマスク（図１２Ｃ）およびレベンソンマスク（図１２Ｄ）について与えられている。
【００５９】
図１２Ａから図１２Ｄで見られるように、位相シフトマスクの全体的なマスク透過は、バイナリマスクのそれよりも高い（１次回折次数参照）が、ＳＥＲＵＭで測定したゼロ次透過はバイナリマスクよりも低い。１次以上の次数にシフトする光が多いからである。ＳＥＲＵＭ測定を中程度のＮＡで実行した場合、１次回折次数は投影レンズで捕捉されず、ゼロ次透過のみが測定される。１００％透過の減衰位相シフトマスク、および１８０°位相のレベンソンマスクの場合、ＳＥＲＵＭのゼロ次透過測定は、ゼロに近くなると予想される。全ての光が１次以上の次数にシフトするからである。
【００６０】
非化学線波長（non-actinic wavelength）における位相シフトマスクのＳＥＲＵＭ測定は可能であるが、マスクの位相および透過は波長に依存する。例えば、７２ｎｍのＭｏＳｉの吸収体を有する１９３ｎｍ専用の６％減衰ＰＳＭは、２４８ｎｍの波長で約２７％の透過率および約１３０度の位相を有する。位相シフトマスクの位相は、化学線と非化学線の波長のＳＥＲＵＭ測定値を組み合わせることによって決定することができる。後者のみが位相に対する感受性を有する。ＭＥＦモジュールのモデリングした感度またはＳＥＲＵＭ測定値を使用して、パターニングデバイス（レチクル）の成分を取り出し、位相の情報を生成することができる。さらに、本発明のある実施形態では、減衰位相シフトマスクの位相測定をその場で実行することができる。
【００６１】
図１３は、パターニングデバイスの位相および透過の関数として、ゼロ次透過の像強度を示す。
【００６２】
図１３から見られるように、像強度は、０％のマスク透過のバイナリマスクで約０．２５である。１８０°の位相シフトマスクを使用すると、像強度はマスク透過とともに低下する。１次へシフトする光が多くなるからである。マスクの透過が約６％で位相が１８０°の６％減衰ＰＳＭでは、像強度は約０．１４である。１９３ｎｍの専用６％減衰ＰＳＭを２４８ｎｍの波長でＳＥＲＵＭ測定する場合、像強度は約０．１５と予想される。
【００６３】
表１は、６５ｎｍＬ／Ｓの６％減衰位相シフトマスクについて、マスクのＳＥＲＵＭ感度および典型的範囲を示す。
【表１】
2006237626.tif 000004
【００６４】
マスク透過の変動が低いので、これは無視することができる。しかし、マスク上の位相変動は、非化学線波長測定の場合は重大である。２．７°の位相範囲は０．６％の像強度範囲になり、これは４．２ｎｍのレチクルＣＤの変動と等しい。
【００６５】
ある実施形態では、０．７５のＮＡを有する投影システムを使用し、２４８ｎｍの波長を有する放射線でＳＥＲＵＭ測定を実行した。この実施形態では、６％減衰ＰＳＭ（１９３ｎｍ）を使用し、６５ｎｍＬ／Ｓスキャッタメータ格子を測定する。２４８ｎｍにおける透過は、６％ではなく２０％になり、２４８ｎｍにおける位相は、１８０°ではなく１４０°になり、その結果、レチクルＣＤ感度に及ぼす影響が大きくなる。これに対して、透過および位相の変動は、小さく、低い感度を有するので、無視することができる。
【００６６】
ＳＥＭおよびＳＥＲＵＭで取得したパターニングデバイスのＣＤ測定値を相関させる。８０ｎｍのバイナリマスク／パターニングデバイスについて、ＳＥＭおよびＳＥＲＵＭで取得したパターニングデバイスＣＤ測定値の間に良好な相関が得られる。また、８０μｍのモジュールについてＳＥＭで取得したパターニングデバイスＣＤ測定値（図９Ａ参照）と、８０および１２０μｍのモジュールのＳＥＲＵＭ（図９Ｂから図９Ｃ参照）とを、６５ｎｍＬ／Ｓ減衰位相シフトマスクについて比較した。図１４Ａから図１４Ｂはそれぞれ、スリット全体にわたる（図１４Ａ）およびフィールド全体にわたる（図１４Ｂ）ポイント間の６５ｎｍの密集線について、ＳＥＲＵＭ−ＳＥＭレチクルＣＤの相関を示す。
【００６７】
図１４Ａから図１４Ｂで見られるように、６５ｎｍの垂直の密集線について、８０μｍモジュールパターニングデバイスのＣＤのＳＥＭ測定値とＳＥＲＵＭの１２０μｍモジュールの測定値の間には、良好な相関が存在する。図は、小さいオフセットおよび感度の補正後に、スリット全体にわたるパターニングデバイスのＣＤフィンガプリントの優れた相関（Ｒ2＝０．９７、ＤＲＭＳ＝０．２ｎｍ）を示している。また、個々のフィールド全体にわたるポイントについて、良好な相関（Ｒ2＝０．９３、ＤＲＭＳ＝０．４ｎｍ）が得られる。デルタＲＭＳはなお、位相エラーおよび比較した様々なモジュールのせいで多少の体系的差を含む。
【００６８】
ＳＥＭに基づくスキャッタメータ格子測定を使用して、６５ｎｍおよび８０ｎｍのＣＤＵシステム評価のデータセットに、ＲＥＣを適用した。
【００６９】
ＳＥＲＵＭがうまく働くかを試験するために、８０ｎｍの密集スキャッタメータ格子のパターニングデバイス透過を測定し、これを使用して、１９３ｎｍの放射線および０．８５のＮＡを有する投影システムを使用してパターニングデバイスで得たＣＤＵの測定結果を補正する。
【００７０】
表２は、垂直および水平の線について、測定したＣＤＵ、およびＳＥＲＵＭにＲＥＣを適用した後に得られたＣＤＵを示す。ＳＥＲＵＭによりＲＥＣ後の大きいＣＤＵの改善が見られ、特に水平線について見られる。しかし、上記で検討したように、現在の実験には幾つかの問題がある。例えば、スポットセンサの直径が格子面積より大きく、格子に対してスポットセンサの位置合わせ不良がある。上記で検討したように、これらの問題を考慮して、補正し、したがって結果を改善することができる。
【表２】
2006237626.tif 000005
【００７１】
照明の均一性について補正し、正規化した透過フィンガプリントを、図１５で示すようにＲＥＣに使用する。図１５は、密集線のＴｃｏｒｒ（空白区域測定で補正した％としてのパターニングデバイス透過）（第一列）、および水平の密集格子（第一行）および垂直の密集格子（第二行）について測定したＣＤフィンガプリント（ＣＤｒａｗ）（第二列）を示す。最終列のプロットは、ＴｃｏｒｒとＣＤｒａｗの間の相関を示す。この適合の残差（residues of this fit）は、第三列、つまりＲＥＣ適用後のＣＤフィンガプリントにてプロットにより描かれている。最下行は、水平密集格子（最終列）の透過測定での垂直密集線のＣＤフィンガプリントと、垂直密集格子のＣＤフィンガプリント測定値を水平密集格子のＴｃｏｒｒで補正した場合の残差との相関を示す。驚くことに、ＣＤＵの値がさらに低い結果となる。これは、おそらく測定欠陥のせいである。図１５に対応する補正結果を表３で要約する。この評価では、孤立線の補正は実行しなかった。
【表３】
2006237626.tif 000006
【００７２】
ＣＤのデータなしで勾配∂ＣＤwafer／∂Ｉを推定することができる。例えば、これは、パターニングデバイスのＣＤ変動による基板レベルでの強度変化を計算することによって実行する（第一ステップ）。これは、空中像シミュレータ、例えばＰｕｐｔｏｏｌで実行可能である。スポットセンサの直径（φ＝１２０μｍ）は格子サイズ（８０×８０μｍ2）より大きいので（図８Ｂ参照）、測定した信号の一部のみが、格子の透過によるものである。スポットセンサの面積、および格子の面積および幾何学的効果および回折効果を考慮に入れると、ウェハレベルで測定した強度の２４．６％を格子透過に帰することができる。最後の２つのステップは、パターニングデバイスのＣＤを実験のＭＥＦを介してウェハのＣＤに変換し、引き継ぐこと（taking one over）である。
【表４】
2006237626.tif 000007
【００７３】
この勾配の数（slope number）は表３のそれと比較できる。差は、おそらく、以前に検討した測定の欠陥に起因している。６５ｎｍおよび８０ｎｍの密集線に関するＲＥＣ後のフィールド全体にわたるＣＤＵを、２つのパターニングデバイスのＣＤデータセット（ＣＤ−ＳＥＭおよびＳＥＲＵＭで取得したもの）を使用して比較した。
【００７４】
ある実施形態では、６％減衰位相シフトマスク、約０．９３の開口数および環状照明を使用して、ＳＥＲＵＭに基づくＲＥＣを、６５ｎｍの密集線に関するＣＤＵデータセットに適用した。表５は、ＳＥＲＵＭに基づくＲＥＣ前後における６５ｎｍの密集線のスリット全体にわたるＣＤＵ結果を示す。表５では、ＣＤＵ  Ｈは水平線のＣＤＵに対応し、ＣＤＵ  Ｖは垂直線のＣＤＵに対応する。
【表５】
2006237626.tif 000008
表５で示すように、ＳＥＲＵＭに基づくＲＥＣは、スリットにまたがり水平・垂直バイアス（ＨＶバイアス）のＣＤＵを低下させる。
【００７５】
図１６Ａは、レチクルのＳＥＭおよびＳＥＲＵＭの両方に基づくＲＥＣ前後の６５ｎｍ密集線に関するスリット全体にわたるＣＤＵを示す。図１６Ｂは、改良されたＲＥＣおよびレチクルのＣＤ計量後のフィールド全体にわたるＣＤ収支を示す。ＳＥＭとＳＥＲＵＭのレチクルＣＤのスリットフィンガプリントの良好な相関から予想されるように、ＲＥＣの地のウェハＣＤのスリットフィンガプリントは同等である。両方の場合で、プロトタイプシステムのスリット全体にわたるＣＤＵは、ＲＥＣ後に５．１ｎｍ（３σ）から１．９ｎｍ（３σ）へと減少する。図１６Ｂは、ＲＥＣおよびレチクルＣＤ計量改良後に環状照明を使用した密集線の６５ｎｍのフィールド全体にわたるＣＤ収支を示す。図１６Ｂで見られるように、レチクルの残差成分はもはや、ＣＤＵシステムの評価試験において優勢ではない。
【００７６】
本明細書で説明した方法は、スキャッタメータによる６５ｎｍの線／空間のＣＤＵシステム評価を提供する。ＳＥＲＵＭは、スキャッタメータによるレチクルＣＤ測定にとって有望な新技術であり、迅速で再現性が非常に優れた解析を提供する。ＣＤＵ予測モデルを、６５ｎｍのＣＤ収支解析にうまく使用した。スキャッタメータおよびＳＥＲＵＭによって測定の再現性を改良することにより、非露光ツールのＣＤの寄与率を、６５ｎｍの密集線について、フィールド全体にわたるＣＤ収支全体の３０％未満まで減少させることができた。
【００７７】
当業者には多数の改造および変更が容易に思い浮かぶので、本発明を本明細書で説明したそのままの構造および動作に制限することは望ましくない。例えば、ＳＥＲＵＭ測定は、特定の放射線波長、特定の投影システムの状態および／または特定のパターニングデバイスのような特定のパラメータで実行したが、ＳＥＲＵＭ測定は、このような実施形態に制限されず、選択した任意のパラメータで実行できることを理解されたい。
【００７８】
さらに、本発明のプロセス、方法および装置は、リソグラフィ技術で使用する関連の装置およびプロセスのように、性質が複雑である傾向があり、往々にして動作パラメータの適切な値を経験的に決定するか、任意の用途にとって最適な設計に到達するコンピュータシミュレーションを実施することによって実践することが最善となる。したがって、全ての適切な改造および均等物は、本発明の精神および範囲に入るものと考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置を示したものである。
【図２Ａ】本発明の実施形態により、モデルを使用してリソグラフィ装置が描像したフィーチャーの最小寸法を予測する方法の流れ図を示す。
【図２Ｂ】最小寸法の均一性認証試験の露光レイアウトの例を示したものである。
【図３】本発明の実施形態により、測定した最小寸法と比較したシミュレーションによる最小寸法を示す。
【図４】ｋ１の値が小さく、フィーチャーのサイズを小型の場合に、パターニングデバイスのエラー計数が増加する傾向を示すシミュレーションの例を示したものである。
【図５】最小寸法収支への様々な寄与率の分布を示したものである。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施形態によりスキャッタメータを使用する測定方法の概要を示したものである。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施形態によりスキャッタメータを使用する測定方法の概要を示したものである。
【図７Ａ】６５ｎｍの密集線について、スキャッタメータの中間ＣＤとＣＤ−ＳＥＭ測定値との間の補正例を示したものである。
【図７Ｂ】６５ｎｍの密集線について、スキャッタメータの中間ＣＤとＣＤ−ＳＥＭ測定値との間の補正例を示したものである。
【図７Ｃ】６５ｎｍの密集線について、スキャッタメータの中間ＣＤとＣＤ−ＳＥＭ測定値との間の補正例を示したものである。
【図８】図８Ａおよび図８Ｂは、それぞれ６０ｎｍのスキャッタメータの格子モジュールと６５ｎｍのスキャッタメータの格子モジュール内で最小寸法の均一性をパターン形成する例を示したものである。
【図９Ａ】標準的な８０μｍの格子モジュールにおける６０μｍ直径のスキャッタメータのスポットを概略的に示したものである。
【図９Ｂ】標準的な８０μｍの格子モジュールにおける１２０μｍのスポットセンサ直径を概略的に示したものである。
【図９Ｃ】１２０μｍサイズのモジュールにおける１２０μｍのスポットセンサ直径を概略的に示したものである。
【図１０】図１０Ａから図１０Ｃは、異なる線／空間比率での様々な線のパターンを示したものである。
【図１１Ａ】パターニングデバイスの水平の密集線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図１１Ｂ】パターニングデバイスの垂直の密集線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図１１Ｃ】パターニングデバイスの水平の孤立線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図１１Ｄ】パターニングデバイスの空白区域について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図１１Ｅ】パターニングデバイスの水平の密集線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図１１Ｆ】パターニングデバイスの垂直の密集線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図１１Ｇ】パターニングデバイスの垂直の孤立線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図１２】図１２Ａから図１２Ｄは、様々なパターニングデバイスのタイプについて、６５ｎｍのピッチで配置した６５ｎｍの線のパターンの０次および１次回折次数（プラスおよびマイナス）のシミュレーションした振幅を示したものである。
【図１３】パターニングデバイスの位相および透過の関数として、ゼロ次透過のシミュレーションした像強度を示したものである。
【図１４Ａ】スリット全体にわたるポイント間の６５ｎｍの密集線に関する例示的なＳＥＲＵＭ−ＳＥＭレチクルのＣＤ補正の相関関係を示すものである。
【図１４Ｂ】フィールド全体にわたるポイント間の６５ｎｍの密集線に関する例示的なＳＥＲＵＭ−ＳＥＭレチクルのＣＤ補正の相関関係を示すものである。
【図１５】本発明の実施形態により、照明の均一性を補正し、パターニングデバイスのエラー補正を正規化した透過フィンガプリントの例を示したものである。
【図１６Ａ】レチクルＳＥＭとＳＥＲＵＭ両方に基づき、ＲＥＣの前後で６５ｎｍの密集線のスリット全体にわたるＣＤＵの例を示したものである。
【図１６Ｂ】ＲＥＣ後のフィールド全体にわたるＣＤ収支、およびレチクルＣＤの計量の改良点を示したものである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図１０】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【外国語明細書】
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